Dobróné Tóth Márta Futóné Monori Edit Gőz József Revákné Markóczi Ibolya Biológiatanítás az IKT és IBL világában
DEBRECENI EGYETEM TANÁRKÉPZÉSI KÖZPONT Biológiatanítás az IKT és IBL világában 28 órás tantárgypedagógiai tanártovábbképzés tananyaga DOBRÓNÉ TÓTH MÁRTA FUTÓNÉ MONORI EDIT GŐZ JÓZSEF REVÁKNÉ MARKÓCZI IBOLYA Debreceni Egyetemi Kiadó Debrecen University Press 2015
Szaktárnet-könyvek 19. Sorozatszerkesztő: Maticsák Sándor Készült a SZAKTÁRNET (TÁMOP-4.1.2.B.2-13/1-2013-0009) pályázat keretében Lektorálta: Karkus Zsolt Technikai szerkesztő: Tóth Anikó Nikolett Borítóterv: Nagy Tünde ISBN 978 963 473 856 5 A szerzők Debreceni Egyetemi Kiadó Debrecen University Press, beleértve az egyetemi hálózaton belüli elektronikus terjesztés jogát is. Kiadta a Debreceni Egyetemi Kiadó, az 1795-ben alapított Magyar Könyvkiadók és Könyvterjesztők Egyesülésének tagja. www.dupress.hu Felelős kiadó: Karácsony Gyöngyi Készült a Kapitális Nyomdában, 2015-ben.
Tartalom 1. IBL, PBL és metakogníció a biológiatanításban Dobróné Tóth Márta Revákné Markóczi Ibolya 1.1. A kutatás- és probléma-alapú tanulás fogalma... 5 Dobróné Tóth Márta 1.2. A kutatás- és probléma-alapú tanulás összehasonlítása... 10 Dobróné Tóth Márta 1.3. Metakogníció a biológiatanításban... 13 Revákné Markóczi Ibolya 2. Modellezés a biológiatanításban Futóné Monori Edit 2.1. Modellépítés szerepe a tanításban... 19 2.2. Modellépítés tervezése... 23 2.3. Modellépítés a gyakorlatban... 26 3. Kísérletek a biológiatanításban Futóné Monori Edit 3.1. Logikai gondolkodás kialakítása kísérlet sorozattal... 31 3.2. Kísérlet sorozat bemutatása... 32 3.3. Egy kiválasztott téma feldolgozása kísérlet sorozattal... 33 3.4. Vízfelvétellel kapcsolatos kísérletek... 38 3.5. IBL módszer alkalmazása kísérletek tervezésében (Mikroszkópi vizsgálatok)... 43 3.6. IBL módszer alkalmazása a gyakorlatban... 45 3.7. A boncolás szerepe... 49 3.8. Ökológiai vizsgálatok... 56 3.9. Terepgyakorlatok (tervezése, szervezése, kivitelezése, értékelése)... 59 3.10. Gyűjtemények készítése... 65
4. IKT a biológiatanításban Gőz József 4.1. IKT a biológiatanításban... 71 4.2. Építsünk sejteket! Sejtek, sejtalkotók és működésük, membránok, transzportfolyamatok... 76 4.3. Hogyan működik a sejt? Enzimmműködés, sejtlégzés, fotoszintézis, nukleinsav- és fehérjeszintézis, sejtosztódás... 80 4.4. Nézzünk magunkba! 1. Az emberi test: mozgási, táplálkozási és légzési szervrendszer... 85 4.5. Nézzünk magunkba! 2. Az emberi test: keringési és kiválasztási szervrendszer... 89 4.6. Állandó szabályozás, szabályozott állandóság 1. A neuronoktól az agyig; az idegrendszer működése... 94 4.7. Állandó szabályozás, szabályozott állandóság 2. Érzékek birodalma; az érzékszervek működése... 98 4.8. Törpék és óriások Méretek és arányok szemléltetése, mikroszkópi vizsgálatok támogatása... 102 4.9. Játszani is engedd... Játék és tudomány határán, a játékalapú tanulás. Online játszótér kicsiknek és nagyoknak... 106 4.10. Készüljünk az érettségire! Feladatarchívumok használata, feladatok rendszerezése... 110 4.11. IKT használata a Nemzetközi Érettségi (IB) rendszerében... 114 4.12. Egy a valóság, ezer a ruhája Barangolás a biológia határtudományai között... 118
1. FEJEZET IBL, PBL és metakogníció a biológiatanításban Dobróné Tóth Márta Revákné Markóczi Ibolya 1.1. A kutatás- és probléma-alapú tanulás fogalma Dobróné Tóth Márta Az utóbbi évtizedekben mind többet hallunk arról, hogy csökken a tanulók természettudományok iránti érdeklődése, következésképp természettudományos tudása is. Az okok keresése sokrétű feladat, számtalan társadalmi, személyi, oktatási előzményre vezethető vissza. Az azonban egyértelmű, hogy a problémát a tanítási órán kell megoldani, ahol nem mindegy, milyen módszerekkel tanítjuk diákjainknak a természet csodáit. A probléma megoldása felé vezető úton a kutatók a változás elindítását a természettudományos tantárgyak vonzóvá tételében (Papp és Nagy, 2005, 2007; Revákné, 2002; Zátonyi, 2007), a kompetencia-alapú fejlesztésben (Havas, 2007; Nagy, 2000; Zátonyi, 2001a), a konstruktív pedagógia alkalmazásában (például Nahalka, 2001; Radnóti és Kiss, 2001), egy kompetencia-alapú, kritériumorientált pedagógia bevezetésében (Nagy, 2007) és az oktatási módszerek megváltoztatásában látják (Nagyné, 2010). Az oktatási módszerek közül azokat részesítik előnyben, amelyek a tanulók aktív bevonására épülnek. A 19. és 20. század fordulóján megjelenő cselekvés pedagógiája, amely a tanuló tevékenységét (például önálló felfedező munkáját) állította a középpontba, a tanárközpontúság egyoldalúságain változtatni próbáló reformpedagógiai mozgalmak idején született meg. Szorgalmazta az életszerű problémahelyzetek, szemléletes-cselekvő feladatok megoldását (Knausz, 2001). Ezzel a tanárközpontú tanítást felváltotta a tanulóközpontú tanítás, amivel segíthetjük a tananyag megértését, a kritikai gondolkodást. Ezáltal nő a tanulási kedv (Nagyné, 2010) növelhető a tanulók foglalkoztatása, affinitása a természettudományos ismeretek tanulása iránt. A cselekvő 5
DOBRÓNÉ TÓTH MÁRTA iskola volt az a pedagógiai paradigma, ami a kutatás-alapú tanulás gyökereit jelentette. A kutatás-alapú tanulás (IBL, inquiry-based learning/teaching) A kutatás-alapú tanulás lényegét több kutató is megfogalmazta. Linn, Davis és Bell (2004) a létező definíciók összegzéseként a kutatás-alapú tanulást olyan folyamatként értelmezi, melynek elemei: a problémák beazonosításának tudatos folyamata, kísérletek kritikai szemlélése, alternatívák megkülönböztetése, vizsgálatok megtervezése, sejtések megvizsgálása, információ-keresése, modellek felépítése, vita a társakkal és koherens érvelés kialakítása. Olyan tanulási folyamat, amelynek középpontjában a természettudományos problémák kutatással történő megoldása áll. Ebben a folyamatban nem a szerzett ismeret, hanem annak megismerési módszere, a kutatás áll a középpontban. A kutatás vonatkozik a tanulók azon tevékenységeire is, amelyekben fejlesztik tudásukat és megértik a természettudományos elméleteket annak során, ahogyan megfigyelik a természeti világot, hasonlóan a természettudományos kutatók munkájához (National Research Council, 1996). Spronken-Smith és munkatársai (2007) szerint az IBL olyan önszabályozott tanulási folyamat, amelyben a kutatás és az ahhoz kapcsolódó metodikai elemek segítik a megfigyelési folyamatot, a természeti világ törvényeinek megértését és alkalmazását. Fő alkotóelemei: a kutatás által stimulált tanulás, kérdésekkel vagy problémákkal vezetett; a tudás keresésének folyamatán és az új megértésen alapuló tanulás; a tanítás tanuló-centrikus megközelítése, amelyben a tanár facilitátor szerepet játszik; elmozdulás az önszabályozott tanulás felé, a tanulók nagyobb felelősségvállalása tanulásukért és önreflexiós készségeik fejlődése iránt. A kutatások arról is beszámolnak, hogy a kutatás-alapú tanulás azért előnyös a tanulók, és tanárok számára is, mert megvalósítja a tanítás és kutatás integrációját, továbbá fejleszti a tanulók és a tanár közötti kapcsolatrendszert és ezáltal a tanítás öröme is nő (Nagyné, 2010). 6
IBL, PBL ÉS METAKOGNÍCIÓ A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN A kutatás-alapú tanulásnak módszertani szempontból különböző fokozatai vannak. 1) Strukturált kutatás: Tanári instrukciók által irányított folyamat, amelynek során a tanár adja meg a kutatás problémáját, a kutatáshoz szükséges anyagokat és eszközöket, a kutatási folyamat egyes lépéseit. A megoldást azonban a tanulóknak kell megtalálni, mint ahogy nekik kell felfedezni a kutatás során felmerülő összefüggéseket is. 2) Irányított kutatás: Az előzőhöz képest már több tanulói önállóságot igénylő tanulási forma, amelyben a tanár csak a problémát határozza meg, és a megoldáshoz szükséges eszközöket és anyagokat biztosítja, de a megoldás folyamatát, annak minden lépését a tanulók önállóan dolgozzák ki. 3) Nyitott kutatás: A legtöbb tanulói önállóságot igénylő tanulási folyamat, amelyben már a kutatási problémát is a tanulók fogalmazzák meg és önállóan tervezik és hajtják végre a vizsgálatokat. Ez a három fokozat a nyitott kutatás felé haladva egyre absztraktabb gondolkodást igényel. Ez részben azt jelenti, hogy először a strukturált kutatással kezdjük az adott tanulócsoport tanítását és haladjunk a nyitott kutatás felé, másrészt azt, hogy az általános iskolás tanulóknál még a több tanári instrukciót alkalmazó strukturált és irányított formát alkalmazzuk, míg a középiskolában (megfelelő rutin birtokában) már bátran végezhetnek tanulóink nyitott kutatást is A probléma-alapú tanulás és tanítás (PBL, problem based learning) A PBL olyan tanulási és tanítási módszer, amely a projektmódszer és kooperatív tanulás bizonyos elemeit ötvözi. Elsőként orvostanhallgatók oktatása során alkalmazták, amikor a helyes diagnózis felállítása volt a hallgatók feladata (Boud és Feletti, 1991). A mai formájában ismert PBL módszer legelső változatát Barrows és Tamblyn (1980; idézi: Arts, Gijselaers és Segers, 2003) dolgozta ki. Mivel a módszer hatékony a tanulási tanítási folyamatban, ezért gyorsan terjedt és terjed napjainkban is. A PBL sok területen alkalmazható: a vállalati, üzleti oktatásban Stinson és Milter (1996); a bevezető természettudományos kurzusokon Allen, Duck, és Groh (1996), az analízis tanításában Seltzer és mtsai (1996); a vezetőképzésben Bridges és Hallinger; a nagycsoportos kémia oktatásban Woods (1996). A PBL Boud és Feletti (1991) szerint a tananyag strukturálásának olyan megközelítése, amelynek során a gyakorlatból vett példát veszik alapul a 7
DOBRÓNÉ TÓTH MÁRTA diákok, és csoportosan, közösen, együttgondolkodva keresik a megoldást. Duch (1995) szerint ilyenkor rendkívül jól fejlődik a kritikai és analitikus gondolkodás. Ennek a gondolkodásmódnak a hajtóereje a probléma maga, amit a diákok minden előzetes tanulás nélkül kapnak meg. A problémamegoldó gondolkodás a diákokat tanulásra, megismerésre ösztönzi és kényszeríti, mivel a tanulás során szerzett ismeretek nélkül a megoldás szinte lehetetlen. Ez az alapja a PBL-nek mint aktív tanulást serkentő oktatási stratégiának (Samford, 1998). A PBL sajátos megkülönböztető jegyei Barrows (1980) szerint a következők: 1. A diákok kis csoportban (5 12 fő) dolgoznak, munkájukat egy tutor segíti; 2. A tutor szerepénél fogva facilitátor, akinek feladata a beszélgetések ösztönzése; 3. Minden tanulási fázis és a tanulásra való előkészület előtt első lépésként a valós életből vett autentikus (real-life, authentic) problémát kapnak a tanulók; 4. A módszer ezt a problémát a tudás és a problémamegoldó képességek elsajátításához, fejlesztéséhez eszközként használja fel; 5. Az új információk elsajátítása önszabályozó tanulással történik; 6. A diákok a reprezentatív problémák elemzésével és megoldásával tanulnak. Ezt Dochy és munkatársai (2003) kiegészítették egy hetedik tulajdonsággal: a PBL egy tanulóközpontú tanítási módszer bár bizonyos kutatók szerint (Newman, 2003) inkább egy általános oktatási stratégia. A PBL általános ismertetőjegyeit Covington (1987) a következőkkel egészíti ki: a tanuló gondolkodása reproduktív, a probléma egyértelműen adott, a megoldáshoz vezető út nem ismert, a megoldás eléréséhez nagyfokú kreativitásra van szükség, stratégiai gondolkodás. A PBL tanórai alkalmazása során a tanár felvet egy problémahelyzetet. A diákok kiscsoportokban dolgozva összegyűjtik azokat az információkat, amelyeket már tudnak a problémahelyzettel kapcsolatban. Majd felteszik 8
IBL, PBL ÉS METAKOGNÍCIÓ A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN azokat a kérdéseket, amelyek szükségesek a megoldáshoz. Ahhoz, hogy a kérdésekre választ kapjanak, ötleteket gyűjtenek a probléma megoldásával kapcsolatban. Az ötleteket csoportosítják, kiválogatják és feladatokat határoznak meg. A feladatokat felosztják egymás között. Amikor a diákok visszatérnek a csoportba, megbeszélik az új ismereteket. Megbeszélik, hogy mennyire sikeresek a problémamegoldásban. Ha sikerül a problémát megoldani, lezárul a feladat, ha pedig nem, újabb probléma merülhet fel, amely újabb feladatok megoldását kívánja meg. A módszer alkalmazása során információgyűjtés, válogatás, elemzés, szintetizálás, megoldás megalkotása, megfogalmazása, indoklása történik. A diákok a végén a facilitátor segítségével értékelnek és önértékelnek. Választ kapnak arra, hogy megoldották-e a problémát vagy sem. A módszer megtanít a csoportmunkában való együttműködésre, fejleszti a kommunikációt, továbbá a tanítva tanulás módszereit is alkalmazza, hiszen a tanulók egymást is tanítják és ezzel a tanulmányi fejlődésük is mérhető (Bridges és Hallinger, 1996). A kooperatív csoportmunka fejleszti azokat a képességeket, amelyek a társadalomba való beilleszkedéshez elengedhetetlenek. A módszert gyakorló diákok kooperatívabbak, segítőkészebbek lesznek, akik képesek majd elfogadni mások véleményét (Kagan, 2001). A tanárnak nem hagyományos értelemben vett szerepe van a PBL órákon. Inkább facilitátor, illetve metakognitív irányító, a felfedezések irányítója (Gallagher, 1997). Felügyeli a diákok munkáját és segíti a kutatási kérdések pontosabb megfogalmazását. 9
DOBRÓNÉ TÓTH MÁRTA 1.2. A kutatás- és probléma-alapú tanulás összehasonlítása Dobróné Tóth Márta A kutatás- és probléma-alapú tanulás összehasonlításának elsősorban módszertani szempontból van értelme. A gyakorló pedagógus számára ugyanis az a fontos, hogy mit, mikor és hogyan tegyen akkor, amikor egyik vagy másik stratégiát kívánja alkalmazni. A legfontosabb hasonlóságokat és különbségeket így az alábbi táblázatban kívánjuk összefoglalni (1. táblázat). Alkalmazásának célja Tervezése Kognitív alapja Motiváció A tanulási folyamat kiindulópontja A probléma megoldásának módszere(i) A tanár szerepe Értékelés IBL PBL A természettudományos A természettudományos problémamegoldás elsajátítása és fej- kutatás és gondolkodás elsajátíttatása lesztése Sajátos tantervi struktúrát igényel, ahol a középpontban a kutatás és problémamegoldás mint stratégia áll Természettudományos problémamegoldó gondolkodás Autentikus, életszerű problémák, nagyfokú tanulói önállóság A megoldandó probléma Kutatás: Kísérletezés, megfigyelés, adatgyűjtés és feldolgozás, adatok interpretációja, prezentáció, publikálás, projekt, kooperatív módszerek, önálló kutatás Facilitátor A kutatási folyamat eredménye, a probléma megoldása. A kutatás során szerzett képességek és ismeretek fejlődése 1. táblázat Az IBL és PBL összehasonlítása Problémacentrikus módszerek: a probléma megoldása ismeretgyűjtés, a tananyag megismerése révén, a megoldási folyamat explicit, direkt alkalmazása, problémafeladatok folyamatos alkalmazása, kísérletezés, megfigyelés, kooperatív módszerek, projekt A problémamegoldó gondolkodás fejlődése. A tanulási folyamatban szerzett képességek és ismeretek szintje. 10
IBL, PBL ÉS METAKOGNÍCIÓ A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN A kutatás- és problémalapú tanulás megkülönböztetése több ponton is nehéz feladat. Alapvetően mindkettő célja a természettudományos megismerés és gondolkodás módszereinek elsajátíttatása a tanulókkal. De amíg az IBL elsősorban a kutatás, addig a PBL mindebből a problémamegoldás folyamatára koncentrál. Ebből a szempontból az IBL szélesebb körű célrendszerrel rendelkezik, mivel a kutatás kognitív alapja is a problémamegoldás, amin kívül azonban más fejlesztési feladatot is el kíván látni. Mindkét stratégia ugyanazt a megoldási utat járja végig. A folyamat a megoldandó természettudományos probléma felvetésével kezdődik, amelyet a megoldásra vonatkozó javaslat, hipotézis követ. A hipotézisek igazolásában már eltérést mutat a két stratégia, mivel az IBL azt mindig kísérletek, megfigyelések útján igazolja, míg a PBL esetében ez lehet például az aktuális követelményrendszerbe tartozó ismeretek elsajátítása révén is. Az IBL valóban végigjárja a természettudósok kutatómunkájának minden lépését, beleértve az eredmények interpretálását, prezentációját és publikációját is, amely a PBL esetében nem feltétlenül van jelen és nem is követelmény. A tanulók önálló munkájának és a különböző kooperatív munkáknak az értékelése összetett folyamat. A kutatómunka során értékelni kell a kutatómunka eredményét, a megoldás sikerességét valamint a folyamatot magát is. Lényeges, hogy a kutatómunkában melyik tanuló hogyan vette ki a részét, milyen mértékben járult hozzá a megoldás sikeréhez. Ugyanakkor a kutatómunka személyiségfejlődéssel is jár, amelynek mérésére különböző teszteket is alkalmazhatunk. Amit mindig ellenőriznünk kell, az a tanulók természettudományos ismereteinek gyarapodása, a kísérletezőképesség fejlődése (képes-e problémát megfogalmazni, tud-e önállóan kísérletet tervezni, tudja-e a kapott eredményeket értelmezni, magyarázni). A PBL esetében az értékelés középpontjában a problémamegoldó képesség áll, amit tesztelhetünk egy újabb probléma megoldatásával, problémafeladatok alkalmazásával, a tanult ismeretek új kontextusban történő alkalmazásával. Az ellenőrzésnek itt is lehet eszköze a kísérletezés, megfigyelés, de itt nem ezeket a módszereket értékeljük, hanem magát a problémamegoldó képességet (meg tudta-e oldani az adott problémát). Amenynyiben a PBL célja a problémamegoldás explicit fejlesztése, úgy célszerű erre speciális feladatot készíteni. Például: 11
DOBRÓNÉ TÓTH MÁRTA V. Feladat: Tumor Tételezzük fel, hogy orvosként találkozol egy olyan beteggel, akinek a tüdejében nem operálható, igen nagy méretű, előrehaladott állapotban lévő rosszindulatú daganat van. Amennyiben a tumort nem pusztítjuk el, a beteg meghal. A tumor roncsolásának egyik eszköze a sugárterápia. Abban az esetben, ha a tumort nagy intenzitású sugarakkal bombázzák, a tumor ugyan pusztul, de a környező egészséges szövetek is jelentősen károsodnak. Ha a sugárzás kis intenzitású, akkor az egészséges szövetek megőrzik eredeti állapotukat, viszont a tumor változatlan formában fennmarad. A kemoterápia lehetőségét a betegnél egyéb okok miatt kizárták. 1. Mi az orvos problémája? 2. Milyen előzetes információk állnak rendelkezésére a probléma megoldásához? Milyen feltételezéssel élhet a megoldásra vonatkozóan? 3. Hogyan hajtaná végre a kezelést? Mi a megoldás? 4. Adjon magyarázatot a megoldásra! Ebben a feladatban nem a megoldás helyességére koncentrálunk, mivel több jó megoldás is létezik. Itt azt kell értékelni, hogy a tanuló meg tudja-e fogalmazni a problémát, tud-e magoldásra vonatkozó tervet készíteni és azt tudja-e indokolni. Azaz rendelkezik-e a megoldáshoz szükséges folyamatelemek megfelelő szintjével (Revákné, Máth, Huszti és Pollner, 2013). Összességében elmondható, hogy az IBL és PBL alapvetően a megismerés módszereiben különböznek. Az IBL középpontjában a kutatás áll, míg a PBL ezen belül a problémamegoldó gondolkodás fejlesztésére törekszik. 12
1.3. Metakogníció a biológiatanításban Revákné Markóczi Ibolya Az angol nyelvű szakirodalom egyik értelmezése szerint a metakogníció jelentése: a kognícióra vonatkozó kogníció (cognition about cognition) (Csíkos, 2007). Ez a meghatározás elsősorban azokra a gondolkodási képességekre vonatkozik, amelyek révén ismereteket szerzünk, és azokat alkalmazzuk. Egy másik definíció szerint a metakogníció a tudásra vonatkozó tudást (knowledge about knowledge) jelenti (Csíkos, 2007). Utóbbi meghatározás a megismerési folyamatot már tágabban értelmezi, magában foglalva a meglévő ismereteinkre és az azok megszerzéséhez szükséges kognitív képességeinkre illetve működésére vonatkozó tudást is. A jelenlegi kutatások és a pedagógiai, pszichológiai szakirodalom is ezt a definíciót tekinti elfogadhatóbbnak. Brown (1987) a fenti két meghatározás ötvözeteként a metakogníciót a saját kognitív rendszerünkről alkotott tudásnak és az arra vonatkozó szabályozásnak tekinti (knowledge and regualtion of one s own cognitive system). Schraw (2001) a metakogníciót a gondolkodásunkra és cselekedeteinkre vonatkozó reflektálásként értelmezi (capacity to reflect of one s own cognitive system), amely a tudásra vonatkozó ismereteket és azok kontrollját szintén magában foglalja. Az itt említetteken túl a ma elfogadott definíciók értelmében a metakogníció olyan tudatos kognitív tevékenységet jelent, amely által tudomást szerezhetünk saját megismerési folyamatainkról, gondolkodásunkról, azokat képesek vagyunk tervezni, nyomon követni, ellenőrizni és szabályozni. Schraw (2001) metakogníció modelljében a metakognitív tudásnak alárendelte a Flawell (1987) által leírt deklaratív (tudni, hogy mit) és procedurális tudást (tudni, hogy hogyan), amelyekhez horizontálisan hozzárendelte a kondicionális tudást (tudni, hogy miért és mikor). A Flawell (1987) által metakognitív tapasztalatként meghatározott öszszetevőt metakognitív szabályozásnak nevezte és ebbe az összetevőbe illesztette be a tervezés, nyomonkövetés és értékelés dimenziókat (1. ábra). 13
REVÁKNÉ MARKÓCZI IBOLYA 14 1. ábra A metakogníció összetevői (Schraw, 2001) Az eddigi kutatási eredmények szerint a problémamegoldás sikerességét jelentősen befolyásolja a megoldásra vonatkozó metakognitív tudás, azaz, hogy a tanuló mennyire tudatosan végzi feladatát a megoldás során, tisztában van-e azzal, hogy éppen mit, miért és hogyan csinál (Cooper és Urena, 2009). Nyomon tudja-e követni a megoldás folyamatát? Ezért a tudatosságot fejlesztő implicit és explicit módszereknek egyaránt létjogosultsága van a tanítási órákon. Az explicit fejlesztés egy stratégia vagy folyamat tudatosítását jelenti a tanulókban. Például a kísérletezés tanításakor ki kell térnünk arra, hogy a kísérletezésnek milyen lépései vannak. Így a tanuló tudatában van annak, hogy éppen a kísérlet problémáját fogalmazza meg, vagy a tervezés illetve kivitelezés fázisában van vagy éppen értékeli a kísérletezés tapasztalatait. Ugyanígy explicit módon taníthatjuk azt is, hogy a tanuló a problémamegoldás során annak éppen milyen fázisában van. Az implicit fejlesztés ezzel szemben azt jelenti, hogy a stratégiai lépesek folyamatos hangsúlyozása nélkül oldatunk meg a tanulókkal különböző feladatokat, amelyek ugyanazt a stratégiát igénylik. Ezáltal a tanuló rutint szerez a stratégia alkalmazásában, amit később már könnyebb explicit módon tudatosítani. A metakognitív tudás és képességek kialakítását már kisiskolás korban érdemes elkezdeni. Korábban úgy gondolták, hogy a metakognitív képességek fejlesztése a formális gondolkodás megjelenéséhez kötött. A neo-
IBL, PBL ÉS METAKOGNÍCIÓ A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN piageti elméletek azonban egyértelműen kimondják, hogy akár egy nyolc éves gyerek is eljuthat az értelmi fejlődés Piaget (1984) által meghatározott legmagasabb szintjére. Így semmi akadálya annak, hogy próbálkozásokat tegyünk már az általános iskola alsó tagozatában is. A kisiskolás gyerekek ezen képességeit leginkább a hangos gondolkodás módszerével érdemes fejleszteni és mérni is. Életkori sajátosságuk a közvetlen, szorongásmentes környezetben történő felszabadultabb, őszintébb és nyíltabb gondolatkifejezés, amely révén könnyebben juthatunk a gondolkodást kísérő metakognitív információkhoz is. Már ekkor érdemes megtanítani őket a természettudományos problémák megoldási módjainak alapjaira, a problémamegoldás elemi stratégiáira. Ezek a stratégiák később bővülnek, amely egy korán elsajátított, biztos alapokon nyugvó stratégiai tudásra építkezve jobb problémamegoldóvá és gondolkodóvá teheti tanulóinkat. A metakogníció optimális fejlesztése olyan tanulási környezetet igényel, ahol tanulóinknak lehetősége van gondolataik kifejezésére, véleménynyilvánításra, ahol ismeretszerzési folyamataik céltudatosan és aktívan történnek. Mindez az eddiginél nagyobb tanulói önállóságot, a lehetőségek figyelembevételével több kooperatív munkát, tanulói kísérletezést és konstruktív tanulói tevékenységet igényel a természettudományos tantárgyak tanulásának folyamatában. A metakogníció fejlesztését jelenthetik azok a módszerek is, amelyek a fogalmi tudásra vonatkozó tévképzeteket tudatosítják a tanulókban. A tévképzetek olyan tudományosan nem helytálló nézetek, amelyek legtöbbször a mindennapi tapasztalatokból származnak de lehetnek az oktatás következményei is. Létük megnehezíti az új tudományos fogalmak elsajátítását és megértését. Ezért tudatos ismeretük és feltárásuk fontos, mind a tanuló mind a tanár számára, mert ezáltal könnyebb megtalálni a tévképzetek azon hibás pontjait, amelyek korrigálásával eljuthatunk a tudományosan helytálló fogalomhoz. A tévképzeteket tehát korrigálni kell, amelynek két fő lépése van: 1) A tanulók tévképzeteinek ismerete, feltárása: egyéni strukturálatlan interjú, fogalmi térkép, szóasszociációs módszer (egy adott fogalomról milyen más fogalmak jutnak eszébe a tanulónak). 2) Megfelelő tanítási stratégia alkalmazása: Kognitív konfliktus módszere. Lényege, hogy a tanulót olyan probléma megoldása elé állítjuk, amelynek megoldására a várható tanulói tévképzet nem alkalmas. 15
REVÁKNÉ MARKÓCZI IBOLYA Kooperatív (csoportos) tanulás, amely során a tanulók nagyobb eséllyel nyílnak meg egymás előtt és magyarázzák el egymásnak a jelenségek okait és fogalmakat, mintha ezt a tanár tenné. Tudománytörténeti vonatkozások tanítása, melynek során a tanuló szembesül azzal a ténnyel, hogy az ő elgondolásai egy mára már idejét múlt elgondoláshoz hasonlóak. Könnyebb az új természettudományos fogalmak megtanulása akkor is, ha a tanuló tudatában van annak, milyen előzetes tudással rendelkezik az adott fogalommal kapcsolatban. A tévképzetek és előzetes tudás feltárásának módszerei hasonlóak, a tévképzetek az előzetes ismeretek feltárása során derülnek ki. A metakogníció fejlesztése ma azért időszerű feladat, mert általa elérhetjük, hogy tanulóink kognitív sémái stabilabbakká váljanak, eszköztudásuk fejlődjön és gyorsabb, sikeresebb problémamegoldóvá váljanak. Irodalom Allen, D.E. & Duch, B.J. & Groh, S.E. (1996): The power of problem-based learning in teaching introdutory science courses. In: Wilkerson, L. és Gijselaers, W.H. (szerk.): Bringing problem-based learning to higher education: Theory and practice. Jossey-Bass, San Francisco. 43 52. Arts, J.A.R. & Gijselaers, W.H. & Segers, M.S.R. (2003): On the Measurement of Outcomes of Educational Innovations. Different ways of Measuring Expertise Effects of an Authentic, Computer Supported, and Problem-based Course. Barrows, H.S. & Tamblyn, R.M. (1980): Problem-based Learning: An Approach to Medical Education. Springer Pub. Co., New York, NY. Boud, D. & Feletti, G. (1991, szerk.): The Challenge of Problem-Based Learning. St Martin s Press, N.Y. Bridges, E.M. & Hallinger, P. (1996): Problem-based learning in leadership education. In: Wilkerson, L. és Gijselaers, W.H. (szerk.): Bringing problem-based learning to higher education: Theory and practice. Jossey- Bass, San Francisco. 53 61. Brown, A. (1987): Metacognition, Motivation and Understanding, Lawrence Erlbaum, Associates, Hillsdale, NJ, 65 116. 16
IBL, PBL ÉS METAKOGNÍCIÓ A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN Cooper, M., Urena, S. (2009): Design and Validation of an Instrument to Assess Metacognitive Skillfulness in Chemistry Problem Solving, Journal of Chemical Education, 86/2: 240 245. Covington, M.V. (1987): Instruction of planning. In: Friedman, S.L. & Scholnick, E.K. & Cocking, R. R. (szerk.): Blueprints for thinking: The role of planning in cognitive development. Cambridge University Press, New York. http://www.edb.utexas.edu/mmresearch/students97/hemstreet/pbl2.htm Csíkos Csaba (2007): Metakogníció. A tudásra vonatkozó tudás pedagógiája, Műszaki Kiadó, Budapest. Dochy, F., & Segers, M. & Van den Bossche, P & Gijbels, D. (2003): Effects of problem-based learning: a metaanalysis. Learning and Instruction. Gallagher, S. A. (1997): Problem-based learning. Where did it come from, what does it do, and where is it going? Journal for the Education of the Gifted, 4: 332 362. Havas Péter (2007): A természettudományi kompetenciákról és a természettudományi oktatás kompetencia alapú fejlesztéséről. http://www.oki.hu/printerfriendly.php?tipus=cikk&kod=kompetencia- 1 0_termeszett Flawell, J. H. (1987): Metacognition and cognitive monitoring: A new area of cognitive-developmental inquiry, American Psychologist, 34: 906 911. Inhelder, B. Piaget, J. (1984): A gyermek logikájától az ifjú logikájáig, Akadémiai Kiadó, Budapest. Knausz Imre (2001): A tanítás mestersége. Iskolafejlesztési Alapítvány, Budapest. Nagy József (2000): XXI. század és nevelés. Osiris Kiadó, Budapest. Nagy József (2007): Kompetencia alapú kritériumorientált pedagógia. Mozaik Kiadó, Szeged. Nagy Lászlóné (2010): A kutatásalapú tanulás/tanítás ( inquiry-based learning/teaching, IBL) és a természettudományok tanítása. Iskolakultúra, 1: 31 51. Newman, M. (2003): A pilot systematic review and meta-analysis on the effectiveness of Problem Based Learning. Learning and Teaching Support Network, Middlesex University, 1 72. 17
REVÁKNÉ MARKÓCZI IBOLYA National Research Council (1996): National Science Educational Standards. http://www.nap.edu/ readingroom/books/nses Papp Katalin & Nagy Anett (2005): Public Relation és a fizikatanítás. Iskolakultúra, 15/10: 21 30. Papp Katalin és Nagy Anett (2007): Public relation és a fizikatanítás avagy hogyan tegyük vonzóvá a fizika tantárgyat. Fizikai Szemle, 1: 18. Revákné Markóczi Ibolya & Máth János (2002): A természettudományos problémamegoldó gondolkodás fejlesztése a középiskolában. Új Pedagógiai Szemle, 52/10: 101 109. Revákné Markóczi Ibolya & Máth János & Huszti Anett & Pollner Kitti (2013): A természettudományos problémamegoldás metakogníciójának mérése a felsőoktatásban:. Magyar Pedagógia, 113. 4. szám 221 241. Seltzer, S. (1996): An active Approach to Calculus. In: Wilkerson, L. & Gijselares, W. H. (szerk.): Bringing Problem-Based Learning to Higher Education: Theory and Practice. Jossey-Bass Publishers, San Francsico. 83 90. Spronken-Smith, R. & Angelo, T. & Matthews, H. & O Steen, B. & Robertson, J. (2007): How Effective is Inquiry-ased Learning in Linking Teaching and Research? Paper prepared for An International Colloquium on International Policies and Practices for Academic Enquiry, Marwell, Wichester, UK, April 19 21. 2007. Schraw, G. (2001): Metacognition in Learning and Instruction: Theory, Research and Practice, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, 3 16. Stinson, J. E. & Milter, R. G. (1996): Problem-based Learning in Business Education: Curriculum Design and Implementation Issues. In: Wilkerson, L. & Gijselares, W. H. (szerk.): Bringing Problem-Based Learning to Higher Education: Theory and Practice. Jossey-Bass Publishers, San Francsico. 33 42. Woods, D. R. (1996): Problem-based Learning for Large Classes in Chemical. In: Wilkerson, L. & Gijselares, W. H. (szerk.): Bringing Problem-Based Learning to Higher Education: Theory and Practice. Jossey-Bass Publishers, San Francsico. 91 100. Zátonyi Sándor (2007): Motiváció és környezetünk fizikája. Fizikai Szemle, 5: 169. Zátonyi Sándor (2001): Képességfejlesztő fizikatanítás. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. 18
2. FEJEZET Modellezés a biológiatanításban Futóné Monori Edit 2.1. A modellépítés szerepe a tanításban A tanítás/tanulás során a tanuló az új információk értelmezése mellett átszervezi meglévő tudását. Gondolkodása, értelmezése közben eljuthat a problémák megoldásához, eredeti, innovatív információkhoz, ötletekhez, hipotézisekhez. Ezeket a folyamatokat segíti, ha a tanítás/tanulás rugalmas, nyitott, alternatív utakat jelenít meg, lehetőségeket ad a gondolkodásra. Lényeges, hogy a tanár mint mentor kialakítsa az önálló tanuláshoz vezető utat és a tanulói felelősség szerepét. A tanuló váljon önálló információ-kutatóvá, erősödjön információ-feldolgozó képessége, a kritikus gondolkodás eredményeként erős vitapartner, tényeken alapuló érvelő egyéniség legyen. A tanár sokféle módszer alkalmazása révén segítheti a tanulót az eredményesség elérésében. Ennek egyik lehetősége a modellezés folyamata a tanítás során. A modell a tanítás/tanulás folyamatában lehet a szemléltetés eszköze, ami önmagában is erősít és fenntart több készséget, képességet. A modellezés mint fő didaktikai folyamat azonban alapvetően hozzájárulhat a problémamegoldás fejlődéséhez, segíti a megértést, a probléma megoldására vonatkozó hipotézisek bizonyítását, a probléma elemzését, vagy a probléma leegyszerűsítését. A modellezés során figyelni kell az életkori sajátosságokra, a meglévő tanulói információra és háttértudásra, aktivitásra, motiváltságra, önállóságra valamint a kreativitásra is. A konvergens gondolkodás mellett nagyon fontos szerepe van a divergens gondolkodás kialakításának. A modellezés alkalmas a tanulói kérdéskultúra fejlesztésére, új problémák felfedezésére, megértésére, a tapasztalatok újragondolására, újabb probléma megfogalmazására. Tehát a kutatás alapjainak kialakítására is. 19
FUTÓNÉ MONORI EDIT Manapság egyre többször hangzik el bizonyos szakmódszertani lapokban, konferenciákon, hogy csökken a természettudományos tárgyak iránti érdeklődés. A tanulók időigényesnek tartják a természettudományi problémák megoldását, így nem is szeretnek vele foglalkozni. Nehéznek ítélik a gondolatok értelmezését, és azt gondolják, hogy befektetett munka nem térül meg, kevés az eredmény a tanulás során. Eredményesebb lehetne a tanítás/tanulás, ha a hétköznapi problémákat összekapcsolnánk a tananyag ismereteivel. A mechanikai ismeretek továbbítása helyett a gondolkodtató, több oldalról megközelíthető problémák megoldását kell előtérbe állítani a tanításban. Így a mai kor kihívásaihoz jól alkalmazkodó, rugalmas, kreatív tanulókat képezhetünk, fejleszthetünk. A cél az, hogy tanulóink alkalmazó tudásuk birtokában képesek legyenek a környezet igényeinek megfelelő gondolkodásra, megoldásokra, a mindennapi élet problémáinak megoldására. Az eredményesség növeli az önbizalmat, motivál és segíti a továbblépést valamint az érdeklődést is. A modellek alkalmazása során típustól függetlenül mindig be kell tartani a metodikai alapszabályokat. Mivel a modell valamely struktúra vagy folyamat analógja, lényeges, hogy elsőként azonosítsuk annak részeit és vessük össze a valósággal: mi minek felel meg a modellen. A strukturális és működési analógiák feltárása után célszerű általa tanulmányozni a valóság jellemzőit, törvényszerűségeit. Az ismeretszerzésnek ez egy induktív útja, melyet az új ismeretek megszerzése céljából, szemléltetésként, magyarázatként alkalmazunk. A modellezés azonban lehet külön didaktikai cél akkor, amikor a diák egy meglévő ismeret megértését szolgáló modellt alkot meg. A tehetséges tanulók számára ez kifejezetten ajánlott módszer, mivel egy modell megalkotása az ismeretekben történő széleskörű tájékozottságot, kreativitást, elvont, hipotetikus gondolkodást (pl. egy ökológiai rendszer, vagy egy molekuláris biológiai folyamat modellezése), a téma iránt mutatott fokozott érdeklődést, kitartást igényel, ami leginkább a tehetséges tanulók sajátsága. A megismerésnek ez egy deduktív útja, mivel a már meglévő ismeret bizonyítása történik modellek segítségével. Az ismeretek modellé történő összesűrítésére több lehetőség adódik: a minőségi oldalra történő korlátozás, általánosítás, elkülönítés, az elvire, az elemire való redukció. Abban az esetben, ha tehetséges diákunk egy biológiai jelenség modellezésére vállalkozik, a következő utat kell végigjárnia: 20
MODELLEZÉS A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN A magyarázatra kerülő jelenséggel való megismerkedés. Valamely modell alkalmazhatóságának feltételezése, vagy egy modell előzetes elképzelés alapján történő felállítása. A modell pontos behatárolása, kibővítése. A modellek konkrét jelenségek alapján történő igazolása. Kísérletek, megfigyelések összeállítása a modell igazolására, illetve cáfolatára. Az ily módon történő ismeretszerzés jó lehetősége a biológia tantárgy konstruktív elvek alapján történő tanításának is. A modellekkel szemben támasztott követelmények: legyen egyszerű legyen szemléletes segítsen a komplex folyamatok feloldásában legyen érvényes, feleljen meg a hasonlóság elvének szelektív, a lényeges jellemzőket vegye figyelembe szerkezeties, a részelemek logikus egységbe rendezése ösztönözzön hipotézisek felállítására. A modellek használatakor kerüljük el a szektorális redukcióból adódó tévképzeteket, ami azt jelenti, hogy egy adott törvényszerűséget egy meghatározott érvényességi területre korlátozunk (Kacsur, 1989). Modell típusok: 1. a) hasonlóság szempontja alapján: szerkezeti, működési, formai, b) a modell típusa szerint: anyagi (elektromos, mechanikus, stb.), gondolati (szimbolikus, verbális, ikonikus), c) a modellezett rendszer szerint: pszichikai, társadalmi, termelési, fizikai, stb. (Szentesi, 2009); 2. a) funkció modell (problémamegoldó, leíró, előíró, szemléltető), b) struktúra modell (ikonikus, analóg, szimbolikus), c) hasonlóság szempontja alapján (formai, szerkezeti, működési), d) jelleg szerint: kvalitatív (gondolati, verbális), kvantitatív (heurisztikus, szimulációs, sztochasztikus), e) folyamat szerint: (statikus, dinamikus) (Makádi, 2009). 21
FUTÓNÉ MONORI EDIT A modelleket csoportosíthatjuk aszerint, hogy a valóság milyen jellemzőjére vonatkoznak: 1. Struktúramodellek Olyan mesterséges utánzatok, amelyek lényeges felépítésbeli ismertetőjegyeket hangsúlyoznak. Az ilyen modelleket akkor használjuk, ha a természeti objektum méreténél, hozzáférhetőségénél fogva közvetlenül nem figyelhető meg (pl., növények szerveinek modelljei, rovarok szájszerveinek modelljei, sejtmodell, az emberi torzó, különböző emberi szervek modelljei, stb.). Ezek a modellek méretükben különböznek a valóságtól és színükben sem adják azt teljesen vissza. Anyaguk változó. 2. Funkciómodellek A funkciómodellek az adott jelenség funkcionális törvényszerűségeit, gyakran annak egy-egy elemét szemléltetik. Felépítésükben gyakran távol állnak a valóságtól ezért használatuk során indokolt a modell és a valóság részeinek analogizálása. 3. Elméleti modellek Olyan gondolati modellek vagy modellelképzelések, amelyek a valóságot idealizáltan és sematizáltan adják vissza. Ezek a modellek a tárgyi összefüggésbe valamilyen elrendezési sémát visznek, például egy szimbólumot. Ebbe a csoportba tartoznak azok a deduktív ismeretszerzést szolgáló kutatási modellek, melyek a természetes rendszerek működését sematikus elképzelés alapján magyarázzák, Ezek alapján új összefüggésekre lehet következtetni, azt matematikailag le lehet írni (pl. az ideális populációk allél- és genotípus-gyakoriságára vonatkozó Hardy-Weinberg szabály ismert két matematikai egyenlete). A problémamegoldását segíti a modellépítés módszere. A modellezés segíti az általánosítás, egyszerűsítés és elvonatkoztatás képességének fejlődését. A munka során felszínre kerülnek a régi ismeretek, amelyhez hozzákapcsolódhatnak a szerzett információk. Alkalmas a logikus gondolkodás kialakítására, fejlesztésére, az összefüggések értelmezésére, új összefüggések megalkotására. A lényegkiemelő képességet is javítja a részletek mellőzésével, vagy a részletek szerepének, fontosságának csökkentésével. A módszer fokozza a tanulói aktivitást, kreativitást, tanulói önállóságot. A modellépítés során érvényesül a valóság törvényeinek közvetett módszer segítségével történő visszatükröződése, a törvények, szabályok felfedezése. A modellezés további célja a tanulók önértékelé- 22
MODELLEZÉS A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN sének fejlesztése, alakítása, valamint az objektív, kritikai észrevételek megfogalmazásának tanulása, alkalmazása. 2.2. Modellépítés tervezése A modellezés tervezése során elsődlegesen azzal kell tisztában lennünk, hogy melyek a modellezés folyamatának egyes lépései, egymást követő fázisai. Makádi Mariann (2009) szerint ezek a következők: 1. lexikai szakasz: a rendszer határait, változóit kell megtalálni, értelmezni 2. feltáró szakasz: a rendszer változói közötti kapcsolatok feltárása, értelmezése 3. modellező szakasz: modellalkotás (felhasználva a meglévő ismereteket), modellalkotás (új információ létrehozása) 4. elemző szakasz: a modell érvényességének értelmezése Ezt a logikai sort követve a modellezés konkrét folyamata a gyakorlatban: 1. A munka tervezése 2. A modellépítés bevezetése 3. Hipotézisalkotás 4. Alapkísérletek elvégzése 5. Modellépítés 6. Összegzés, prezentáció 7. Értékelés Ezek a fő munkafázisok különböző programelemeket tartalmaznak: 1. Résztvevők kiválasztása 2. Személyiségfejlesztés 3. Szakirodalom tanulmányozása, értelmezése 4. Csoportalkotás 5. Munkaterv és ütemterv készítése 6. Az elméleti ismeretek alapján hipotézis alkotása 7. Struktúra-funkció elemzés alapján magyarázatok kialakítása 8. Vizsgálatok, alapkísérletek végzése 9. Tapasztalatok gyűjtése 10. Ábrák, fényképek, videók készítése 11. Modell tervezése, matematikai értelmezése 12. Anyagok, eszközök beszerzése 13. Modelltervek rögzítése 14. Modell készítése 23
FUTÓNÉ MONORI EDIT 15. Modell kipróbálása, eredményességének vizsgálata 16. Prezentáció előkészítése 17. Prezentáció esetleg poszter készítés 18. Önértékelés, csoportértékelés, mentor értékelés 19. Összegzés A modellezés különböző szervezési módban és munkaformában valósulhat meg: 1. Pszichológus dolgozik együtt a csoporttagokkal a személyiségfejlesztés terén 2. A szakirodalom gyűjtése egyénileg történik 3. A szakmai felkészítést előadások is segíthetik (külső szakemberek) 4. Munkaterv, ütemterv készítése közösen 5. Az alapkísérleteket az iskolában végzik a tanulók 6. A modell építésében saját ütemben a munkatervnek megfelelően a tanulók egyénileg haladnak, tanári mentorálás mellett 7. Az egyéni ütem nem zavarja a többi résztvevő munka ütemét, fejlődését 8. Az egyéni fejlődés folyamatosan biztosított 9. Értékelés biztosítása 10. A hibák elfogadása 11. Az értékelések biztosítják a tanuló fejlődését Ennek a munkaformának a résztvevői: 1. Tanulók 2. Tanárok, mint mentor 3. Diákmentorok 4. Külső szakemberek 5. Önkéntesek 6. Szülők (ha szükséges) A modellezést rendszeresen alkalmazva olyan stratégiának tekinthetjük, amely különböző módszerek együtteseként valósul meg: 1. Személyiségvizsgálat, tanulás iránti attitűd vizsgálat, kognitív képesség vizsgálat 2. Képességek tanításának-tanulásának módszere 3. Dialogikus módszerek 4. Előadás, megbeszélés, vita, önálló tevékenység, konzultáció, magyarázat 24
MODELLEZÉS A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN 5. Folyamatos kommunikáció, dokumentálás 6. Megfigyelés tanári segítséggel, vagy önállóan 7. Tanulói kísérletek, eszközhasználat 8. Induktív és deduktív módszerek 9. Alkalmazás, rendszerezés, rögzítés 10. Kérdezés, szemléltetés 11. Kutatói gondolkodásmód kialakítása 12. Receptív, reproduktív és heurisztikus módszerek megjelenése a természettudományi kompetencia fejlettségnek, személyiségnek a függvényében 13. Kutató jellegű módszerek erősítése 14. Alkotó alkalmazás kialakítása 15. Csoport munka 16. Konstruktivista pedagógia módszerének erősítése 17. Az értékelés különböző szintjeinek alkalmazása A kiemelt fejlesztendő területek a következők: 1. Szociális kompetencia 2. Természettudományi kompetencia 3. Digitális kompetencia 4. Matematikai kompetencia 5. Tanulás tanulása 6. Folyamatos motiváció 7. Képességek tanítása, ahol a fogalomalkotás, gondolkodás fejlesztése, probléma felvetés tanítása, kezdeményezőkészség, döntésképesség kialakítása fontos 8. Személyiségfejlesztés 9. Kommunikáció A modellezés alkalmával a kompetencia alapú oktatást helyezzük középpontba, amely a képességek, készségek fejlesztését, az alkalmazóképes tudást emeli ki, és ami lehetővé teszi, hogy a kompetenciák együtt jelenjenek meg, alkalmazásuk életszerű keretet, értelmet adjon a tanulók számára. A munka során lényeges szerepet kap azon kompetenciák fejlesztése is, amelyek nemcsak a természettudományhoz köthetők, hanem sokféle életszituációban is felhasználhatók (tanulás tanulása, együttműködés képessége, problémamegoldó képesség, a kreativitás). A tevékenység során a tanulók személyisége fejlődik, változik, természettudományos szemléletük for- 25
FUTÓNÉ MONORI EDIT málódik és nő a szociális alkalmazkodóképességük is. Erre szükségük is van a mai gazdasági, technológiai, társadalmi változások közepette, mivel a fokozott verseny és a változó munkaerőpiaci helyzet szükségessé teszi a megfelelő alkalmazkodóképességet és a kiváló, jól alkalmazható szakmai tudást. Ez utóbbi nem egyszerűen lexikai ismereteket jelent, hanem egy olyan alkalmazásképes tudást, amit a modellépítés mint folyamat is jól fejleszt. 2.3. Modellépítés a gyakorlatban Az alábbiakban a modellezés folyamatának konkrét gyakorlatát, az annak során felmerülő kivitelezési, fejlesztési és folyamatbeli elemeket, problémákat mutatjuk be, amelyek az alkalmazás során merültek fel. Így példát mutatunk arra is, hogyan illeszthető be ez a tevékenység az iskolai oktatás folyamatába. A diákokat nagyon sok információ éri a környezetükben. A probléma ott jelentkezik, hogyan tudja a tanuló ezt a megnövekedett mennyiségű ismeretet összerendezni, értelmezni és megtanulni. A tanulónak el kell jutni az önálló tanulás igényéhez, képesnek kell lennie az információk közötti szelektálásra, lényegkiemelésre. A modellezés tevékenységei között a hipotézis megfogalmazása és szakirodalom gyűjtése után önálló tervezés, kivitelezés és összegzés következik, melyben az előzőekben megfogalmazott rendszerezést, lényeglátást valamint a célokban megjelenített kompetenciákat is erősítjük. Mivel a modellépítés során minden tanuló különböző képességi szintről indul, különböző fejlődési ütemben halad, és más-más szintre fog elérni. Ez a tény a résztvevők differenciált fejlesztését teszi szükségessé, amelyre a modellezés kiváló lehetőséget biztosít. A programban jelentős szerepet kap a folyamatos értékelés, önértékelés, tanári értékelés valamint tanulótárs értékelése is A kommunikáció alapvető célja a modellépítés során a tájékoztatás az elvégzendő feladatokról, az elkészült dokumentumokról, a tapasztalatokról, változásokról, eredményekről, fejlődésről. A kommunikáció megjelenik a munka során, belső tájékoztatásként a csoport tagjai között, mentorok és tanulók között, valamint a munka végén is. Ez utóbbi a csoporton belül és külső emberek bevonásával is megvalósulhat. A munka eredményessége valamint a fejlődés szempontjából lényeges az állandó információcsere a résztvevők között. A kommunikáció egyik formája a munka eredményé- 26
MODELLEZÉS A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN nek publikálása, ami egyrészt tájékoztatás a külső érdeklődőnek, másrészt tanulási és információszerzési lehetőség a tanulók számára. Lényeges motiváló erő, továbblépést biztosító lehetőség a diákoknak az, ha meghallgatják őket, megdicsérik, kiemelik a végzett munkájukat, és annak fontosságát. A bemutatott tevékenység minta lehet más tanulók számára, míg ösztönző, fejlődést biztosító a résztvevőknek. Erősíti az önbizalmat, és folyamatosan fenntartja az érdeklődést. amit megerősíthetünk azzal, ha folyamatosan tudatosítjuk és hangsúlyozzuk a résztvevőken a modellezés mint program melletti elkötelezettséget. A munka során a tanulók saját jegyzőkönyvet készítenek, a többi résztvevővel szóban tartják a kapcsolatot, valamint az internet is lehetőséget ad a kapcsolat kialakítására, folyamatosságára. A munka végén a kommunikáció mind szóban, mind írásban megjelenhet. A szóbeli, a prezentáció, zárása a tevékenységnek. A prezentációt megelőzi az összegzés, amit a résztvevők külön-külön oldanak meg mentorukkal. Ezt követően minden modellépítő megadott időkeretben prezentálja az elvégzett munkáját. A szóbeliséget kiegészíti egy PowerPoint-tal készült előadás, amit a folyamat során készített képi anyagból, videóból állítanak össze a tanulók. Nagyon lényeges, hogy a tanulók modelljeit beépítsük az iskolai oktatás szemléltetésébe is. Így további lehetőség nyílik a modell értelmezésére, továbbadásra, ismeretközlésre. A prezentáció mellett írásbeli kommunikációt is alkalmazhatunk. Ide sorolható az iskolai biológia faliújságon történő információközlés az aktuális állapotról. Ezt a résztvevő tanulók szerkeszthetik egy adott tanuló koordinálása mellett. A munka végén az iskolaújságban tervezhető az összefoglaló megjelenítése. Ezt az összegzést a gyerekek egy tanuló irányításával a prezentáció anyaga alapján állítják össze, aki az iskolaújság szerkesztőjével tartja a kapcsolatot. Fontos, hogy a kommunikáció. hiteles (kongruens), folyamatos, hatásos és személyes legyen. Folyamatos jelenléte lehetőséget ad a személyiségjegyek fejlesztésére (önismeret, önbizalom, tanulás tanulása). Jó gyakorlási lehetőség, módszer a gátlások, lámpaláz leküzdésére és erősíti a másféle gondolkodás és látásmód elfogadását is. A hatásos kommunikációban segít a környezet, ami a résztvevők igényeinek megfelelő jelek közös használatában, a közös nyelv, és szaknyelv fejlődésében kódolódik. 27
FUTÓNÉ MONORI EDIT A szakmai kommunikáció jelentős formája a poszterbemutató. A gyorsuló világban egyre több információt, egyre rövidebb idő alatt, egyre tömörebb formában kell közölni. A jó poszter segítség nélkül 2 3 perc alatt áttekinthető, megérthető. A tartalom mellett fontos az esztétikus megjelenítés. A poszterkészítés célja, hogy felhívja a figyelmet a munkára, a kutatásra, a konkrét vizsgálatra, a kapott eredményekre, a jövőre vonatkozó kutatási tervekre, nem célja a magyarázat. Erre szolgál a prezentáció. A poszterkiállítás megnyitóján ennek ellenére célszerű beiktatni egy rövid magyarázatot a jelenlévők számára. 28 Konkrét példa (60 óra): 1. A munka tervezése, bevezetése (16 óra) a) Tanulói kompetenciák b) Személyiségvizsgálat c) Képességvizsgálat d) Csoportalkotás, munkaterv készítés e) Egyéni ütemtervek egyeztetése, elfogadása f) Modellépítés elmélete g) Szakirodalom értelmezése h) Modell tervek bemutatása 2. Alapkísérletek végzése, megfigyelések (8 óra) a) Kísérletek végzése b) Összehasonlítás c) Hipotézis alkotás d) Eddigi tapasztalatok értelmezése 3. Modellépítés (25 óra) a) Modelltervek pontosítása b) Modellek matematikai leképezése, mérettervezés c) Szükséges anyagok, eszközök tervezése d) Modellépítés egyéni ütemterv alapján e) Modellek kipróbálása 4. Összegzés, prezentáció, értékelés (11 óra) a) Prezentáció előkészítése b) ppt. készítés c) Poszter készítés d) Modellek bemutatása, prezentálás e) Értékelés
MODELLEZÉS A BIOLÓGIATANÍTÁSBAN Felhasznált irodalom Kacsur István (1989): A biológia tanítása. Tankönyvkiadó, Budapest. Makádi Mariann (2009): A kompetenciaalapú pedagógia lehetőségei a tanítási-tanulási folyamatban. Mozaik Kiadó, Szeged. Ajánlott irodalom Makádi Mariann (2013): Tanulási-tanítási technikák a földrajztanításban. ELTE, Budapest. Pokorádi László (2008): Rendszerek és folyamatok modellezése. Campus Kiadó Debrecen. Revákné Markóczi Ibolya & Futóné Monori Edit-Balogh László (2010): Tehetségfejlesztés a biológiatudományban. MATEHETSZ, Budapest. 29